Практический курс физики. Молекулярная физика и термодинамика (1012844), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Постоянная Ван–дер–Ваальса для неона а = 1,209 Па м6/моль2.6.39 Один моль кислорода, занимавший при температуреТ = 173 К объем V1 = 1 л, расширился изотермически до объемаV2 = 9,7 л. Найти изменение внутренней энергии U газа и работу А,совершенную газом. Постоянные Ван–дер–Ваальса для кислорода:а = 0,136 Па м6/моль2; b = 3,17 10–5 м3/моль.6.40 Один моль азота, имевший объем V1 = 1 л и температуруТ1 = 300 К, переведен в состояние с объемом V2 = 5 л и температуройТ2 = 450 К. Найти приращение энтропии в этом процессе. ПостояннаяВан–дер–Ваальса для азота b = 3,86 10–5 м3/моль.6.41 На рис.
6.4 дана изотермаРнекоторого вещества, соответствующаяпереходу жидкостьпар при температуреТ = 450 К. Давление насыщенного пара Рн.п.12Рн.п.= 106 Па, объемы V1 = 0,02 л, V2 = 10 л,масса веществаm = 15 г, удельнаятеплота испаренияq = 106 кг/Дж.V1V2VНайтивпроцессе1–2:1) работу,Рис.6.4совершаемую веществом; 2) количествотеплоты, подведенное к веществу; 3)изменение внутренней энергии вещества; 4) изменение энтропии.6.42 Некоторую массу вещества, взятого в состоянии насыщенногопара, изотермически сжали в n раз по объему. Найти, какую частьконечного объема занимает жидкая фаза, если удельные объемынасыщенного пара и жидкой фазы отличаются друг от друга в N раз(N > n).6.43 Вода со своим насыщенным паром находится в сосудеобъемом V = 6 л, при этом удельный объем пара равенv пуд = 5 10–2 м3/кг.
Масса воды с паром m = 5 кг. Найти массу и объемпара. Плотность воды = 1000 кг/м3.6.44 Вода со своим насыщенным паром находится в сосудеобъемом V = 10 л при температуре t = 250 С и давлении Р = 40 105Па. Масса воды с паром m = 8 кг. Считая пар идеальным газом, найтиотношение объемов воды и пара в сосуде. Плотность воды= 1000 кг/м3, молярная масса воды = 0,018 кг/моль.6.45 В цилиндре под поршнем в объеме V0 = 5 л находитсянасыщенный водяной пар, температура которого Т = 373 К.
Найтимассу жидкой фазы, образовавшейся в результате изотермическогоуменьшения объема под поршнем до V = 1,6 л, считая насыщенныйпар идеальным газом. Объемом, занимаемым водой, при расчетахпренебречь. Молярная масса воды = 0,018 кг/моль.1256.46 Вода массой m = 1 кг, кипящая при нормальном атмосферномдавлении, целиком превратилась в насыщенный пар. Найтиприращение энтропии и внутренней энергии этой системы, считая паридеальным газом. Удельная теплота парообразования водыq = 2,26 106 Дж/кг, молярная масса воды = 0,018 кг/моль.6.47 Вода массой m = 20 г находится при температуре Т = 273 К втеплоизолированном цилиндре под невесомым поршнем, площадькоторого S = 410 см2. Внешнее давление нормальное. Пренебрегаятеплоемкостью цилиндра, найти, на какую высоту подниметсяпоршень, если воде сообщить количество теплоты Q = 20 кДж. Парсчитать идеальным газом.
Молярная масса воды= 0,018 кг/моль,6удельная теплота парообразования воды q = 2,26 10 Дж/кг, удельнаятеплоемкость воды суд = 4200 Дж/(кг К).6.48 В теплоизолированным цилиндре под невесомым поршнемнаходится m1 = 1 г насыщенного водяного пара. Наружное давлениенормальное. В цилиндр ввели m2 = 1 г воды при температуреТ2 = 295 К. Пренебрегая теплоемкостью цилиндра и трением, найтиработу сил атмосферного давления при опускании поршня. Парсчитать идеальным газом. Молярная масса воды= 0,018 кг/моль,6удельная теплота парообразования воды q = 2,26 10 Дж/кг, удельнаятеплоемкость воды суд = 4200 Дж/(кг К).6.49 Найти удельный объем насыщенного водяного пара принормальном давлении, если известно, что уменьшение давления наР = 3,2 кПа приводит к уменьшению температуры кипения воды наТ = 0,9 К.
Считать, что удельный объем жидкости много меньшеудельного объема пара. Среднее значение удельной теплотыпарообразования воды q = 2,26 106 Дж/кг.6.50 Найти изменение температуры плавления льда вблизиt = 0 С при повышении давления на Р = 105 Па, если удельныйобъем льда на v уд = 0,091 см3/г больше удельного объема воды.Удельная теплота плавления льда q = 334 Дж/г.6.51 Давление насыщенных паров ртути при температурахТ1 = 373 К и Т2 = 393 К равно соответственно Р1 = 0,28 мм рт. ст. иР2 = 0,76 мм рт.
ст. Найти среднее значение удельной теплотыиспарения ртути в указанном интервале температур. Молярная массартути = 0,2 кг/моль.6.52 Найти повышение температуры кипения воды при увеличениидавления ее насыщенного пара на одну избыточную атмосферувблизи точки кипения воды при нормальных условиях. Пар считатьидеальным газом. Удельная теплота испарения воды в этих условияхq = 22,6 105 Дж/кг, молярная масса воды = 0,018 кг/моль.6.53 Температура кипения бензола (С6Н6) при Р1 = 0,1 МПа равнаТ1 = 353,2 К. Найти давление насыщенных паров бензола при126температуре Т2 = 288,6 К, если среднее значение удельной теплотыиспарения его в данном интервале температур равно q = 4 105 Дж/кг,молярная масса бензола= 0,082 кг/моль.
Пары бензола считатьидеальным газом.6.54 Давление насыщенных паров этилового спирта (С5Н5ОН) приТ1 = 341 К равно Р1 = 509 мм рт. ст., а при Т2 = 313 К – Р2 = 133 мм рт.ст. Считая пары спирта идеальным газом, найти изменение энтропиипри испарении m = 1 г этилового спирта, находящегося при Т = 323 К.Молярная масса спирта = 0,082 кг/моль.6.55 Изменение энтропии при плавлении = 1 кмоля льда равноS = 22,2 кДж/К. Найти, на сколько изменится температура плавленияльда при увеличении давления на Р = 105 Па. Плотность воды33в = 1000 кг/м , плотность льдал = 900 кг/м . молярная масса= 0,018 кг/моль.6.56 Изменение энтропии при испарении= 1 кмоля некоторойжидкости, находящейся при температуре Т1 = 323 К, равно S = 133Дж/К. Давление насыщенных паров той же жидкости при Т 1 = 323 КРн1 = 92 мм рт. ст.
Считая пар идеальным газом, определить насколько меняется давление насыщенных паров этой жидкости приизменении температуры от Т1 = 323 К до Т2 = 324 К.6.57 Лед массой m = 1 кг с начальной температурой t1 = 0 С врезультате нагревания превратили сначала в воду, а затем в пар притемпературе t2 = 100 C. Найти приращение энтропии системы.Удельная теплота плавления льда q1 = 3,33 105 Дж/кг, удельнаятеплота испарения воды при t2 = 100 С – q2 = 2,26 106 Дж/кг, удельнаятеплоемкость воды суд = 4200 Дж/(кг К).127ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ ДЛЯСАМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ1. Идеальный газ1.10 Nm7,52 10 22 ; nNA1.11 N PV / kT 1,81 10 14 ;1.12 N4mNA3V1.131.14 m1.15 d31.16 d31.1734 10N1 NA (VN AN210мm3 /942 с105 Па, T00,064 моль, где P01,2 10 24 , E3PV2 NA1.24 v ср.кв.
21,9 10 9 м3)1,24 10204,83 1019 ; Ev ср.кв.13PV23PV221.25 Увеличится наPP1.26 Увеличилась вk66,7 KДж492 м/с11,2 кДж(k 1)T0k1.21 Уменьшилась на TPVkTмоль1,9 10 19nH d24( N / t )1,3PVRTm1.20 NNA1.23 N9кг/моль - азотV1.191.220,3 100,25 гNANВN1.18N / NA2,87 10 2028 10n VNA-32,5 10 25 мN/ V44%4 раза0,3Дж273 K1282v ср.кв.1.27 P10 4 Па31.28 N2mv ср.кв.N A1,9 10 233RT1.29 t2 = 910С1.30 m = 1,2 т1.31 F1.32121.33P0LS32 кНhT21,07T10,004 кг/моль – гелий1.34 T2mT12V1.35 V12,4 л,T2T300 К1.36 T11400 K1170K,4,14 кг / м3 ,121кг / м31.37 T T(n 1) 1980 К1.38 НаT2 / T1 1 0,1152 T11.39 m 2m11.40 P2P1(11.41 N1.42 V1.43 V1.44PVkTm1 кгn 1T2)11,5%T2T15,46 10 4 Па1,2 10 2330,1мmT1T2RP0 (T2 T1)1 T1 / T21,1 103м30,171.45 VmRT 0TP0 (T T0 )1.46 T1T / 0,08310 3 м200 К1.47 Уменьшилось на1.48 Уменьшилась на1T(1)(11T2T1)=0,06 = 6%mR[ V1(P2P1 ) P2 V ]48 К1291.49P0Уменьшился105 Па, T01.52 t1.53 P1.54 n9 м/сPV2,6 часаmRTP0nV03 10 5 ПаVV P(1) 20 качанийV0 P0PP01) 120 качаний3P224 кПа1.55 n k(1.56 P017,3 часаmRTPSt1.51 v ср.1.57273 KmRTP0Sv1.50 tнаVсосуда1Vцилиндра(P0 / P)1/ 3 11.58 P P0 exp0,37CtVVln60 сC1 V41.60 T4T1300 К2 V21.59 t1.62 T2T01.63 Vк Vн1.64 P41.65 hV1P2V0P02P1V1T3T1V41,6 10 6 ПаmR T(Mg P0S)2,7 смmR T /P0hS8,2 кгghPS1.67 mгруза M 026 кгg1.66 M1.68 T(P0S mg ) LR1КVV1P0 T PT0PT033500 м ;1301.69 T / T01.70nmm2m11.7121.72h1.73 T131m221L110,004 кг/мольL0 L1V1V2 T2r [ V1TV2 (TT)]1 2возд28,7 101 11.79 P11.80 P1( 2PV2 (mRT9(81(1кг/моль2 21m1m232 11.76 P 0,2 МПа,1.78мmL2P0S1 21.7746,7 101200 К4T01.74 T 21.753mRT )1PV )1 2P23 336,7 103кг/моль30,460,481 кг/м32 )RT1 2P1) 110,18 МПа;P2P P10,82 МПа2m1 m2m1 / P1 m2 / P22 10 5 ПаmRT(1 ) 1,9 105 ПаVP1.82 P083 кПа1k1.831 0,05 5%n1.84 P1 / P2 0,751.81 P1.85 h 7P0 / g 71,4 м1.86 V1V(P0gh )P013,6 л1.87 hP0 / g L2(P0 / g L)241.88 L0(P0hhg )(L)22P0ghP0L(T1 T2 )gT14,6 см1311.89 LH2 L0 2H L01.90 T22S(h h2 ) mS(h h1) mT1mRT1V21.91 P P011.92 MP0 V[(1RTT1T21.93 P1 P2P1n1]385 кг2 10 5 Па0,2 10 5 Па2P03 21.96 Tmax3R 3P0Re1.97 TmaxV221.98 T2T11.99 V3V22V11.100 T22300 К1.94 T1 3T21.95 P2)3,2 10 5 Па2V1346 КT1T32.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
